Protostea luminoasă aruncă lumină asupra originii apei Pământului

Un studiu al unei stele tinere și al discului său protoplanetar a oferit perspective importante despre originile apei de pe Pământ. Cercetătorii au determinat componența izotopică a apei din disc și au descoperit că este similară cu cea a cometelor din sistemul solar. Acest lucru sugerează că mare parte din apa de pe Pământ are origini interstelare care preced Soarele.

Oamenii de știință planetari au dezbătut mult timp despre originile apei pe Pământ. Acest lucru se datorează faptului că este în general acceptat că regiunea discului protoplanetar al Soarelui în care s-a format Pământul a fost prea caldă pentru ca apa lichidă să se condenseze împreună cu alte materiale care alcătuiesc Pământul. O explicație principală este că Pământul a ajuns mai târziu pe comete și alte obiecte din sistemul solar exterior – după ce s-a format pentru prima dată în spațiul interstelar.

Acum, a studiu descris într-o lucrare în Natură prezintă noi dovezi despre originile apei pe Pământ bazate pe observarea stelei tinere și a discului său protoplanetar. Acesta este un disc de gaz dens și praf care se formează în jurul unei noi stele și, în condițiile potrivite, va evolua într-un sistem de planete. Studiul susține ideea că cel puțin o parte din apa de pe Pământ a sosit din regiunile exterioare ale sistemului solar.

Umplerea unui gol

Folosind radiotelescopul Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), autorii au descoperit apă gazoasă într-un disc care formează planete (protoplanetare) care înconjoară îndepărtata protostea V883 Orionis. Observațiile umple un gol important în înțelegerea noastră a distribuției apei în timpul formării sistemelor planetare și ar putea însemna că apa de pe Pământ este anterioară formării Soarelui.

John Tobin, a declarat un astronom la Observatorul Național de Astronomie Radio și autorul principal al lucrării Lumea fizică că esenta acestei cercetări a fost raportul observat între apă semigrea și apă ușoară în V883 Orionis. O moleculă de apă ușoară conține două nuclee de hidrogen-1, în timp ce apa semigrea conține un nucleu de hidrogen-1 și un nucleu de hidrogen-2 (deuteriu).

„O parte din apa din duș este făcută cu deuteriu, aproximativ 1 din 3000 de molecule”, spune Tobin. „Aceasta este o cantitate mare, deoarece dacă apa nu s-a format în mediul interstelar, înainte de formarea Soarelui, atunci ne-am aștepta ca doar 1 din 50,000 de molecule de apă să fie făcute cu deuteriu. Acest lucru ne spune că o parte semnificativă din apa Pământului s-a format în spațiul interstelar.”

Raport important

Acest raport izotopic dintre apa semigrea și apa ușoară este cheia pentru a înțelege cum a ajuns apa Pământului aici. Oamenii de știință au măsurat acest raport pe Pământ, în comete, în protostele și chiar în spațiul interstelar. Cu toate acestea, această observație a lui V883 Orionis este prima dată când raportul a fost măsurat pe un disc protoplanetar.

Tobin spune că există două moduri prin care apa ar putea ajunge pe o planetă precum Pământul. Acestea sunt moștenirea chimică și resetarea chimică. În modelul de moștenire chimică, apa se formează în spațiul interstelar înainte de a fi livrată pe un disc protoplanetar cu raportul izotopic neschimbat. Conform modelului de resetare chimică, căldura generată într-un disc protoplanetar descompune moleculele de apă. Pe măsură ce discul se răcește, moleculele de apă se reformează cu un raport izotopic distinct - care este mai mic decât raportul așteptat pentru apa moștenită din spațiul interstelar.

Se pare că raportul dintre apa Pământului este undeva între cel prezis de aceste două modele. Drept urmare, Tobin și colegii au fost dornici să studieze raportul izotopic al apei dintr-un disc protoplanetar, care ar face lumină asupra legăturii care transporta apa din spațiul interstelar către Pământ.

Lichid, nu congelat

Folosind radiotelescopul ALMA din nordul Chile, Tobin și colegii săi au observat discul protoplanetar din jurul lui V883 Orionis. Aceasta este o protostea – o stea foarte tânără care încă acumulează materiale din împrejurimile sale – care se află la aproximativ 1300 de ani lumină de Pământ. Această stea este de aproximativ 200 de ori mai strălucitoare decât Soarele. Această ieșire de energie suplimentară înseamnă că apa din discul protoplanetar este în formă lichidă. Acest lucru este important deoarece este mult mai ușor de măsurat raportul izotopic al apei lichide decât apa înghețată din discurile protoplanetare observate anterior.

Asteroizii, nu cometele, au dat Pământului cea mai mare parte a apei sale

În 2021, ALMA a observat V883 Orionis timp de șase ore, permițând cercetătorilor să determine raportul izotopic al discului său protoplanetar. Ei au descoperit că raportul este foarte asemănător cu cel al cometelor și al sistemelor protostele mai tinere.

Tobin explică că aceasta umple un gol important al cunoștințelor noastre despre formarea apei.

„Raportul dintre apa semigrea și cea normală [D/H] în sisteme precum cometele, protostele și Pământul indică faptul că apa are o îmbunătățire semnificativă a raportului D/H în raport cu raportul cosmic D/H”, spune Tobin. „Apa se poate forma doar cu un raport D/H ridicat pe suprafețele granulelor de praf din mediul interstelar rece. Prin urmare, faptul că raportul D/H apei este îmbunătățit și relativ constant pe parcursul formării stelelor și planetei (și Pământului) înseamnă că o parte semnificativă a apei noastre trebuie să se fi format în mediul interstelar rece și să fi fost transportată pe Pământ relativ nemodificată.

Cercetarea este descrisă în Natură.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/luminous-protostar-sheds-light-on-the-origins-of-earths-water/